RU2727753C1 - Method of determining degree of hydrodynamic activation of von willebrand factor and device for its implementation - Google Patents

Method of determining degree of hydrodynamic activation of von willebrand factor and device for its implementation Download PDF

Info

Publication number
RU2727753C1
RU2727753C1 RU2020100934A RU2020100934A RU2727753C1 RU 2727753 C1 RU2727753 C1 RU 2727753C1 RU 2020100934 A RU2020100934 A RU 2020100934A RU 2020100934 A RU2020100934 A RU 2020100934A RU 2727753 C1 RU2727753 C1 RU 2727753C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
channel
von willebrand
willebrand factor
flow chamber
degree
Prior art date
Application number
RU2020100934A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Зуфар Ахнафович Габбасов
Юлия Николаевна Автаева
Иван Сергеевич Мельников
Original Assignee
Зуфар Ахнафович Габбасов
Иван Сергеевич Мельников
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Зуфар Ахнафович Габбасов, Иван Сергеевич Мельников filed Critical Зуфар Ахнафович Габбасов
Priority to RU2020100934A priority Critical patent/RU2727753C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2727753C1 publication Critical patent/RU2727753C1/en
Priority to PCT/RU2020/000583 priority patent/WO2021145787A1/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/483—Physical analysis of biological material
    • G01N33/487—Physical analysis of biological material of liquid biological material
    • G01N33/49—Blood

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Ecology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Urology & Nephrology (AREA)
  • Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)

Abstract

FIELD: medicine.SUBSTANCE: group of inventions relates to the field of medicine, specifically to a method for determining the degree of hydrodynamic activation of von Willebrand factor and a device for realizing said method. Method comprises passing the analyzed biological fluid containing thrombocytes and von Willebrand factor, through the flow chamber with provision for different parietal shear velocities in the transmitted liquid, having values higher and lower than the critical value of the parietal shear rate for the hydrodynamic activation degree of von Willebrand factor normal, directing light beams from the outside to the optical surface at an angle of incidence greater than the critical angle, at which total internal reflection takes place, recording the light flux scattered and / or reflected from the optical surface separately from each section of the flow chamber channel, comparing the recorded values for different sections of the chamber with normal values for the velocity of the parietal shear on the corresponding section of the channel, and based on the comparison results, a conclusion is made on the degree of hydrodynamic activation of the von Willebrand factor.EFFECT: group of inventions provides measuring degree of hydrodynamic activation of von Willebrand factor.10 cl, 4 ex, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области медицины и может быть использовано при диагностике заболеваний, связанных с патологией фактора фон Виллебранда.The invention relates to medicine and can be used in the diagnosis of diseases associated with the pathology of the von Willebrand factor.

Фактор фон Виллебранда - один из основных белков свертывающей системы крови, принимает непосредственное участие в обеспечении гемостаза. Известны заболевания, связанные с количественной или качественной патологией фактора фон Виллебранда. Ослабление способности молекул фактора фон Виллебранда связываться с тромбоцитами, дефицит синтеза или усиление протеолиза приводят к спонтанным кровотечениям, например при спектре заболеваний, известных как болезни Виллебранда, или к криптогенным желудочно-кишечным кровотечениям, как при синдроме Heyde. В то же время, патологическое повышение активности фактора фон Виллебранда, связанное с накоплением в крови его высокомолекулярных мультимеров или снижением порога гидродинамической активации фактора фон Виллебранда, приводят к развитию тромбозов, например, при тромботической тромбоцитопенической пурпуре или ишемической болезни сердца.The von Willebrand factor - one of the main proteins of the blood coagulation system, is directly involved in ensuring hemostasis. Diseases associated with quantitative or qualitative pathology of von Willebrand factor are known. Weakening of the ability of von Willebrand factor molecules to bind to platelets, a lack of synthesis or increased proteolysis lead to spontaneous bleeding, for example, in a spectrum of diseases known as von Willebrand disease, or cryptogenic gastrointestinal bleeding, as in Heyde syndrome. At the same time, a pathological increase in the activity of von Willebrand factor associated with the accumulation of its high molecular weight multimers in the blood or a decrease in the threshold of hydrodynamic activation of von Willebrand factor lead to the development of thrombosis, for example, in thrombotic thrombocytopenic purpura or coronary heart disease.

Исследование Schneider S.W. и соавт. (Schneider S.W. et al. Shear-induced unfolding triggers adhesion of von Willebrand factor fibers. PNAS, May 2007, vol. 104, no. 19, p. 7899-7903, www.pnas.org cgi doi 10.1073 pnas.0608422104) показало, что молекулы фактора фон Виллебранда активируются в условиях потока, то есть способны к гидродинамической активации, и многократно увеличивают свои гемостатические свойства при высоких скоростях сдвига. При этом происходит изменение конформации молекул фактора фон Виллебранда с глобулярной на фибриллярную, в результате чего открываются места связывания фактора фон Виллебранда с тромбоцитами, коллагеном, металлопротеиназой ADAMTS13. В норме пороговая скорость сдвига, при которой происходит гидродинамическая активация фактора фон Виллебранда, составляет около 5000 с-1. В случае патологии значения скорости сдвига, необходимые для активации фактора фон Виллебранда, могут отличаться как в меньшую, так и в большую сторону. Скорости сдвига выше 5000 с-1 характерны для мест повреждения сосудистой стенки и стенозов, но не для интактных артерий и артериол, где скорости сдвига значительно ниже. Используя микрофлюидное устройство, авторы визуализировали конформационные изменения фактора фон Виллебранда в условиях высоких скоростей сдвига. Они обнаружили, что фактор фон Виллебранда обратимо изменяет конформацию с глобулярной на фибриллярную при скоростях сдвига выше пороговых, даже при отсутствии адгезивной поверхности. В связи с этим, в статических условиях или условиях с низкими скоростями сдвига ключевая роль в адгезии тромбоцитов принадлежит фибриногену. При повышении скорости сдвига выше критической на первый план выходит влияние на адгезию тромбоцитов фактора фон Виллебранда.A study by Schneider SW et al. (Schneider SW et al. Shear-induced unfolding triggers adhesion of von Willebrand factor fibers. PNAS, May 2007, vol. 104, no. 19, p. 7899-7903, www.pnas.org cgi doi 10.1073 pnas.0608422104) showed that von Willebrand factor molecules are activated under flow conditions, that is, they are capable of hydrodynamic activation, and multiply their hemostatic properties at high shear rates. In this case, the conformation of the von Willebrand factor molecules changes from globular to fibrillar, as a result of which the binding sites of the von Willebrand factor with platelets, collagen, metalloproteinase ADAMTS13 are opened. Normally, the threshold shear rate at which the von Willebrand factor is hydrodynamically activated is about 5000 s -1 . In the case of pathology, the shear rate values required to activate the von Willebrand factor can differ both upward and downward. Shear rates above 5000 s -1 are typical for sites of vascular wall damage and stenoses, but not for intact arteries and arterioles, where shear rates are much lower. Using a microfluidic device, the authors visualized conformational changes in the von Willebrand factor at high shear rates. They found that von Willebrand factor reversibly changes conformation from globular to fibrillar at shear rates above threshold, even in the absence of an adhesive surface. In this regard, under static conditions or conditions with low shear rates, fibrinogen plays a key role in platelet adhesion. With an increase in the shear rate above the critical one, the effect of von Willebrand factor on platelet adhesion comes to the fore.

Известны способы исследования активности фактора фон Виллебранда и адгезии тромбоцитов в потоке. Согласно описанию Rand M.L. с соавт. (Rand M.L. et al. Use of the PFA-100 in the Assessment of Primary, Platelet-Related Hemostasis in a Pediatric Setting. Seminars in Thrombosos and Hemostasis - vol. 24, no. 6, 1998, p. 523-529), PFA-100, PFA-200 (Platelet function analyzer - 100, компания Siemens) - система, предназначенная для исследования функции тромбоцитов в цельной крови. PFA-200 не имеет отличий от PFA- 100 по принципу работы. В PFA-100 симулируется повреждение стенки сосуда малого диаметра. PFA-100 состоит из системы для регистрации результатов исследования и одноразовых картриджей, в которых выполняется исследование. Основной частью картриджа, в которой происходит активация тромбоцитов и образование микротромба, является полипропиленовая чаша. Внутри чаши расположена нитроцеллюлозная мембрана, делящая чашу примерно пополам. В мембране выполнено центральное отверстие диаметром 150 мкм. Нижняя поверхность мембраны покрыта либо 2 мкг лошадиного коллагена I типа с 10 мкг эпинефрина битартрата, или 50 мкг аденозина дифосфата, либо 5 нг простагландина Е1 с 20 мкг аденозина дифосфата. С одной стороны (нижней) в чашу входит стальной капилляр с внутренним диаметром 200 мкм. Капилляр опускается в полиэтиленовый резервуар, содержащий исследуемый образец крови. С другой стороны (верхней) к чаше присоединяется шприцевой насос для создания вакуума. Исследование выполняется следующим образом. Образец крови объемом 0.8 мл, содержащей цитрат натрия в качестве антикоагулянта, помещается в полиэтиленовый резервуар и затем помещается в систему PFA-100, где нагревается до температуры 37°С. В начале исследования вакуумный отсос помещается с верхней стороны полипропиленовой чаши. Постоянный вакуум с давлением 4 кПа ниже атмосферного давления обеспечивается оттягивающим движением поршня шприцевого насоса. Действие вакуума вызывает ток крови из резервуара с исследуемым образцом по стальному капилляру в чашу, где тромбоциты крови входят в контакт с нижней поверхностью мембраны, покрытой вышеуказанными активирующими веществами, и направляются вместе с током крови к отверстию в мембране. С учетом диаметра отверстия и объема проходящей через отверстие крови в единицу времени, расчетные скорости сдвига в отверстии мембраны составляют 5000-6000 с-1. Проходящие с током крови через отверстие мембраны тромбоциты адгезируют к коллагену, покрывающему нижнюю поверхность мембраны непосредственно у отверстия мембраны. Адгезировавшие тромбоциты обеспечивают необходимый субстрат для следующего этапа - аггрегации тромбоцитов с образованием тромба, который закупоривает отверстие. PFA-100 измеряет время от начала теста до закрытия отверсия (closure time). Чувствительность метода в значительной мере зависит от гематокрита, количества тромбоцитов, нарушений функции тромбоцитов. На конечный результат (время до закрытия отверстия) влияет совокупность факторов, и определить непосредственно величину вклада гидродинамической активации фактора фон Виллебранда при помощи PFA-100 невозможно.Known methods for studying the activity of von Willebrand factor and platelet adhesion in the flow. According to the description of Rand ML et al. (Rand ML et al. Use of the PFA-100 in the Assessment of Primary, Platelet-Related Hemostasis in a Pediatric Setting. Seminars in Thrombosos and Hemostasis - vol. 24, no. 6, 1998, p. 523-529), PFA-100, PFA-200 (Platelet function analyzer - 100, Siemens) - a system designed to study the function of platelets in whole blood. The PFA-200 does not differ from the PFA-100 in principle of operation. The PFA-100 simulates damage to the wall of a small diameter vessel. PFA-100 consists of a system for recording test results and disposable cartridges in which the test is performed. The main part of the cartridge, in which platelets are activated and microthrombus formation, is a polypropylene bowl. Inside the bowl is a nitrocellulose membrane that roughly halves the bowl. The membrane has a central hole 150 μm in diameter. The lower surface of the membrane is coated with either 2 μg of horse collagen type I with 10 μg of epinephrine bitartrate, or 50 μg of adenosine diphosphate, or 5 ng of prostaglandin E1 with 20 μg of adenosine diphosphate. On one side (bottom), a steel capillary with an inner diameter of 200 µm enters the bowl. The capillary is lowered into a polyethylene reservoir containing the blood sample to be analyzed. On the other side (top), a syringe pump is attached to the bowl to create a vacuum. The research is carried out as follows. A 0.8 ml blood sample containing sodium citrate as an anticoagulant is placed in a polyethylene reservoir and then placed in the PFA-100 system, where it is heated to 37 ° C. At the beginning of the test, a vacuum suction is placed on the upper side of the polypropylene bowl. A constant vacuum with a pressure of 4 kPa below atmospheric pressure is provided by the retracting movement of the syringe pump piston. The action of the vacuum causes blood to flow from the reservoir with the test sample through the steel capillary into the bowl, where blood platelets come into contact with the lower surface of the membrane covered with the above activating substances, and are directed along with the blood flow to the hole in the membrane. Taking into account the diameter of the hole and the volume of blood passing through the hole per unit time, the calculated shear rates in the membrane hole are 5000-6000 s -1 . The platelets passing with the blood flow through the membrane opening adhere to the collagen covering the lower surface of the membrane directly at the membrane opening. The adhered platelets provide the necessary substrate for the next stage - platelet aggregation with the formation of a blood clot that clogs the opening. The PFA-100 measures the time from test start to closure time. The sensitivity of the method largely depends on the hematocrit, platelet count, platelet dysfunction. The final result (time to closing the hole) is influenced by a combination of factors, and it is impossible to directly determine the value of the contribution of the hydrodynamic activation of the von Willebrand factor using PFA-100.

Известны способы исследования способности фактора фон Виллебранда связывать гликопротеиновый рецептор GPIb тромбоцитов в статических условиях. К ним относится ристоцетин-кофакторный анализ, который используется для исследования способности плазмы крови агглютинировать тромбоциты в присутствии антибиотика ристоцетина. Используется плазма крови обследуемого пациента, в которую добавляют фиксированные формальдегидом или замороженные донорские тромбоциты. Затем в плазму крови добавляют ристоцетин, который связывает гликопротеиновый рецептор GPIb с фактором фон Виллебранда (участок Glu1239-Pro-Gly Gly1242). Диапазоном нормальных значений для ристоцетин-кофакторного метода считается 50-150 единиц/дл. Значения ниже референсных могут говорить о дефекте тромбоцитарных рецепторов GP lb или низкой концентрации фактора фон Виллебранда. Значения выше референсных могут говорить о высокой концентрации фактора фон Виллебранда.Known methods for studying the ability of the von Willebrand factor to bind the glycoprotein GPIb receptor of platelets under static conditions. These include the ristocetin cofactor assay, which is used to examine the ability of blood plasma to agglutinate platelets in the presence of the antibiotic ristocetin. The blood plasma of the patient being examined is used, to which formaldehyde-fixed or frozen donor platelets are added. Then ristocetin is added to the blood plasma, which binds the GPIb glycoprotein receptor to von Willebrand factor (Glu1239-Pro-Gly Gly1242 site). The range of normal values for the ristocetin-cofactor method is 50-150 units / dl. Values below the reference values may indicate a defect in platelet receptors GP lb or a low concentration of von Willebrand factor. Values higher than the reference values may indicate a high concentration of von Willebrand factor.

Также используют вариации ристоцетин-кофакторного анализа, когда с целью исключения вариабельности, связанной с индивидуальными особенностями тромбоцитов и их GPIb рецепторов, в пробу плазмы крови добавляют латексные микрочастицы с конъюгированными рекомбинантыми рецепторами GPIb. При добавлении ристоцетина в пробу происходит связывание рекомбинантных GPIb с фактором фон Виллебранда, что приводит к агглютинации латексных микрочастиц. Кроме того, применяют микрочастицы с конъюгированными рекомбинантными GPIb рецепторами с усилением функции, реагирующими с фактором фон Виллебранда в плазме крови в отсутствие ристоцетина.Variations of ristocetin cofactor analysis are also used, when in order to exclude the variability associated with the individual characteristics of platelets and their GPIb receptors, latex microparticles with conjugated recombinant GPIb receptors are added to the blood plasma sample. When ristocetin is added to the sample, recombinant GPIb binds to von Willebrand factor, which leads to agglutination of latex microparticles. In addition, microparticles with conjugated recombinant GPIb receptors with increased function that react with von Willebrand factor in blood plasma in the absence of ristocetin are used.

Перечисленные способы отличаются высокой вариабельностью результатов и не измеряют физиологическую функцию фактора фон Виллебранда, так как реакция происходит в статических условиях, при которых фактор фон Виллебранда физиологически неактивен, а связывание рецептора GPIb тромбоцитов происходит не с их естественным лигандом на факторе фон Виллебранда, а с лигандом ристоцетина, либо с рекомбинантным GPIb с усилением функции.These methods are characterized by high variability of the results and do not measure the physiological function of the von Willebrand factor, since the reaction occurs under static conditions, in which the von Willebrand factor is physiologically inactive, and the binding of the platelet GPIb receptor occurs not with their natural ligand on the von Willebrand factor, but with the ligand ristocetin, or with recombinant GPIb with enhanced function.

Техническая проблема, решаемая изобретением, заключается в создании методики количественной оценки степени активации и функции фактора фон Виллебранда в крови.The technical problem solved by the invention is to create a method for quantitatively assessing the degree of activation and function of von Willebrand factor in blood.

Технический результат, полученный в изобретении, заключается в обеспечении измерения степени гидродинамической активации фактора фон Виллебранда.The technical result obtained in the invention is to ensure the measurement of the degree of hydrodynamic activation of the von Willebrand factor.

Технический результат достигается способом определения степени гидродинамической активации фактора фон Виллебранда, заключающимся в том, что пропускают поток исследуемой биологической жидкости, содержащей тромбоциты и фактор фон Виллебранда, через проточную камеру, имеющую канал с изменяющейся по длине площадью поперечного сечения с обеспечением разных скоростей пристеночного сдвига в пропускаемой жидкости, имеющих значения выше и ниже критического значения скорости пристеночного сдвига для степени гидродинамической активации фактора фон Виллебранда в норме, при этом проточная камера имеет стенку, выполненную из оптического материала с адгезивным покрытием на внутренней поверхности стенки, обеспечивающим адгезию тромбоцитов, направляют лучи света снаружи на оптическую поверхность - границу между оптическим материалом и потоком жидкости - на участках камеры с разными площадями поперечного сечения канала под углом падения большим критического угла, при котором происходит полное внутреннее отражение, регистрируют потоки света, рассеянного и/или отраженного от оптической поверхности отдельно от каждого участка канала проточной камеры, сравнивают зарегистрированные значения для различных участков камеры с нормальными значениями для скорости пристеночного сдвига на соответствующем участке канала и по результатам сравнения делают вывод о степени гидродинамической активации фактора фон Виллебранда.The technical result is achieved by a method for determining the degree of hydrodynamic activation of the von Willebrand factor, which consists in the fact that the flow of the studied biological fluid containing platelets and the von Willebrand factor is passed through a flow chamber having a channel with a length-varying cross-sectional area with the provision of different rates of wall shear in permeable fluid having values above and below the critical value of the wall shear rate for the degree of hydrodynamic activation of the von Willebrand factor is normal, while the flow chamber has a wall made of optical material with an adhesive coating on the inner surface of the wall, ensuring platelet adhesion, direct light rays outside on the optical surface - the boundary between the optical material and the liquid flow - in the sections of the chamber with different cross-sectional areas of the channel at an angle of incidence greater than the critical angle at which a complete internal e reflection, the fluxes of light scattered and / or reflected from the optical surface are recorded separately from each section of the channel of the flow chamber, the recorded values for different sections of the chamber are compared with the normal values for the velocity of the wall shear in the corresponding section of the channel, and, based on the results of the comparison, the degree of hydrodynamic von Willebrand factor activation.

При этом в случае, когда зарегистрированное значение потока света на участке со скоростью пристеночного сдвига ниже критического значения превышает нормальные значения потока света, делают вывод о повышенной степени гидравлической активации фактора фон Виллебранда.In this case, in the case when the registered value of the light flux in the area with the wall shear rate below the critical value exceeds the normal values of the light flux, it is concluded that the degree of hydraulic activation of the von Willebrand factor is increased.

В случае же, когда нормальные значения потока света превышают зарегистрированное значение потока света на участке со скоростью пристеночного сдвига выше критического значения, делают вывод о снижении степени и/или отсутствии гидравлической активации фактора фон Виллебранда.In the case when the normal values of the light flux exceed the registered value of the light flux in the area with a wall shear rate above the critical value, it is concluded that the degree and / or the absence of hydraulic activation of the von Willebrand factor is made.

В одном варианте осуществления способа можно использовать проточную камеру, канал которой имеет два или более участка с разным поперечным сечением.In one embodiment of the method, a flow chamber can be used, the channel of which has two or more sections with different cross-sections.

В другом варианте можно использовать проточную камеру, канал которой имеет непрерывно уменьшающееся поперечное сечение в направлении от входа к выходу.Alternatively, a flow chamber can be used, the channel of which has a continuously decreasing cross-section in the direction from inlet to outlet.

Кроме того, в качестве адгезивного покрытия, обеспечивающего адгезию тромбоцитов, предпочтительно использовать покрытие из адгезивного белка.In addition, it is preferable to use an adhesive protein coating as the adhesive coating for promoting platelet adhesion.

Технический результат также достигается устройством для определения степени гидродинамической активации фактора фон Виллебранда, содержащим средство подачи биологической жидкости, проточную камеру, имеющую канал с изменяющейся по длине площадью поперечного сечения и стенку, выполненную из оптического материала с адгезивным покрытием на внутренней поверхности стенки, обеспечивающим адгезию тромбоцитов, источник света, выполненный с возможностью направления лучей света снаружи на внутреннюю поверхность стенки из оптического материала с адгезивным покрытием на участках камеры с разными площадями поперечного сечения канала,The technical result is also achieved by a device for determining the degree of hydrodynamic activation of the von Willebrand factor, containing a means for supplying a biological fluid, a flow chamber having a channel with a cross-sectional area varying along the length and a wall made of an optical material with an adhesive coating on the inner wall surface, ensuring platelet adhesion , a light source configured to direct light rays from the outside to the inner wall surface of an optical material with an adhesive coating on sections of the chamber with different channel cross-sectional areas,

и фоточувствительные элементы для регистрации потоков света, рассеянных и/или отраженных от указанной поверхности стенки отдельно от каждого участка канала проточной камеры.and photosensitive elements for recording light fluxes scattered and / or reflected from said wall surface separately from each section of the flow chamber channel.

В одном варианте выполнения устройства проточная камера может иметь канал с двумя или более участками с разным поперечным сечением.In one embodiment of the device, the flow chamber can have a channel with two or more sections with different cross-sections.

В другом варианте проточная камера может иметь канал с непрерывно уменьшающимся поперечным сечением в направлении от входа к выходу.Alternatively, the flow chamber can have a channel with a continuously decreasing cross-section from the inlet to the outlet.

Кроме того, адгезивное покрытие, обеспечивающее адгезию тромбоцитов, предпочтительно выполнять из адгезивного белка.In addition, the platelet adhesion adhesive coating is preferably made of an adhesive protein.

Изобретение поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.

На фиг. 1 показана схема предложенного устройства, вариант с каналом проточной камеры, имеющей участки с разной площадью поперечного сечения.FIG. 1 shows a diagram of the proposed device, a variant with a channel of a flow chamber having sections with different cross-sectional areas.

На фиг. 2 - проточная камера с непрерывно уменьшающейся площадью поперечного сечения канала проточной камеры.FIG. 2 - flow chamber with continuously decreasing cross-sectional area of the flow chamber channel.

Устройство для определения степени активации фактора фон Виллебранда содержит средство подачи биологической жидкости, включающее емкость 1 с биологической жидкостью и насос 2 (фиг. 1). Проточная камера 3 имеет канал 4 для прокачки исследуемой биологической жидкости с переменной площадью поперечного сечения. На фиг. 1 показана проточная камера 3, канал 4 которой имеет два участка с разным поперечным сечением. На фиг. 2 показана проточная камера 4, поперечное сечение канала 4 которой непрерывно, плавно уменьшается в направлении от входа к выходу из канала 4 проточной камеры 3. Канал 4 имеет предпочтительно прямоугольное сечение. Ширина канала 4 является постоянной по всей его длине, а высота канала 4 изменяется ступенчато или непрерывно. Возможно выполнение канала 4 с постоянной высотой по длине и изменяющейся шириной, либо изменяющимися могут быть и высота, и ширина канала 4.The device for determining the degree of activation of the von Willebrand factor contains a means for supplying biological fluid, including a container 1 with biological fluid and a pump 2 (Fig. 1). The flow chamber 3 has a channel 4 for pumping the examined biological fluid with a variable cross-sectional area. FIG. 1 shows a flow chamber 3, channel 4 of which has two sections with different cross sections. FIG. 2 shows a flow chamber 4, the cross section of the channel 4 of which decreases continuously, smoothly in the direction from the inlet to the outlet of the channel 4 of the flow chamber 3. The channel 4 has a preferably rectangular cross section. The width of the channel 4 is constant along its entire length, and the height of the channel 4 changes stepwise or continuously. It is possible to execute channel 4 with a constant height along the length and varying width, or both the height and width of channel 4 can be changing.

Стенка 5 проточной камеры 4 выполнена из оптического материала, предпочтительно из стекла, но может быть также выполнена из прозрачного пластика. Внутренняя оптическая поверхность стенки 5 является адгезивной поверхностью 6, обладающей свойством адгезии тромбоцитов. Со стороны стенки 5 установлены источник 7 света и фоточувствительные элементы 8.The wall 5 of the flow chamber 4 is made of optical material, preferably glass, but can also be made of transparent plastic. The inner optical surface of the wall 5 is an adhesive surface 6 with the property of platelet adhesion. On the side of the wall 5, a light source 7 and photosensitive elements 8 are installed.

Способ определения степени активации фактора фон Виллебранда осуществляется следующим образом. Для исследования используется биологическая жидкость, под которой подразумевают цельную кровь, плазму крови, суспензии клеток и белков крови. В случае исследования крови у человека отбирают пробу крови в пробирку с антикоагулянтом, например цитратом натрия или гирудином. При необходимости получения плазмы крови выполняют центрифугирование пробы согласно стандартным протоколам. Пробу крови помещают в емкости 1 - резервуаре из инертного материала, например, полипропилена. Объем пробы крови необходим такой, чтобы обеспечить непрерывную циркуляцию крови в течение всего исследования и определяется емкостью системы трубок устройства, через которые прокачивается кровь, однако объема 1 стандартной пробирки (3,4-4,2 мл) достаточно для исследования. Движение крови по системе трубок обеспечивается насосом 2, например, перистальтическим или мембранным насосом. Насос 2 обеспечивает непрерывную прокачку крови из емкости 1 в проточную камеру 3 и снова в емкость 1, обеспечивая циркуляцию пробы. Управляя работой насоса 2, можно изменять скорость расхода жидкости. По системе трубок кровь поступает из емкости 1 в проточную камеру 3. В проточной камере 3 выполнен канал для гидродинамической активации фактора фон Виллебранда. Скорость пристеночного сдвига (у) в жидкости, прокачиваемой через канал 4 проточной камеры 3, рассчитывается по формуле (1):The method for determining the degree of activation of the von Willebrand factor is carried out as follows. For research, a biological fluid is used, which means whole blood, blood plasma, suspensions of cells and blood proteins. In the case of a blood test, a blood sample is taken from a person in a test tube containing an anticoagulant, such as sodium citrate or hirudin. If it is necessary to obtain blood plasma, centrifugation of the sample is performed according to standard protocols. The blood sample is placed in container 1 - a reservoir made of an inert material, for example, polypropylene. The volume of a blood sample is required to ensure continuous blood circulation throughout the study and is determined by the capacity of the system of tubes of the device through which blood is pumped, but the volume of 1 standard tube (3.4-4.2 ml) is sufficient for the study. The movement of blood through the tubing system is provided by pump 2, for example, a peristaltic or membrane pump. Pump 2 provides continuous pumping of blood from container 1 to flow chamber 3 and back to container 1, ensuring sample circulation. By controlling the operation of pump 2, you can change the rate of fluid flow. Through the tubing system, blood flows from the container 1 into the flow chamber 3. In the flow chamber 3, a channel is made for the hydrodynamic activation of the von Willebrand factor. The rate of wall shear (y) in the liquid pumped through channel 4 of the flow chamber 3 is calculated by the formula (1):

Figure 00000001
Figure 00000001

где Q - расход жидкости в единицу времени, W - ширина канала 4 проточной камеры 3, Н - высота канала 4 проточной камеры 3. Например, при расходе жидкости (Q) 0,025 см /с, ширине канала 4 (W) 0,3 см, высоте канала 4 (Н) 0,01 см рассчитанная по формуле 1 скорость пристеночного сдвига (γ) составит 5000 с-1.where Q is the liquid flow rate per unit of time, W is the width of the channel 4 of the flow chamber 3, H is the height of the channel 4 of the flow chamber 3. For example, at a liquid flow rate (Q) 0.025 cm / s, channel width 4 (W) 0.3 cm , the height of the channel 4 (H) 0.01 cm, the velocity of the wall shear (γ) calculated by formula 1 will be 5000 s -1 .

Следовательно, в зависимости от нужд исследователя, скорость сдвига в канале 4 проточной камеры 3 можно изменять. Во-первых, скорость сдвига в канале 4 проточной камеры 3 можно изменять, управляя расходом жидкости с помощью насоса 2. Во-вторых, с целью создания нарастающей скорости сдвига канал 4 проточной 3 камеры имеет два или более последовательно расположенных по направлению потока участка с разной площадью поперечного сечения (фиг. 1), или имеет форму с непрерывно уменьшающейся площадью поперечного сечения (фиг. 2). Например, площадь поперечного сечения рассчитана так, что в первой части канала 4 скорость пристеночного сдвига, рассчитанная по формуле 1, составляет 3000 с-1, а в каждой последующей части канала 4 возрастает на 2000 с-1, при одной и той же скорости расхода жидкости. Таким образом, в канале 4 одной проточной камеры 3 можно исследовать гидродинамическую активацию фактора фон Виллебранда при разных последовательно нарастающих скоростях сдвига.Therefore, depending on the needs of the researcher, the shear rate in the channel 4 of the flow chamber 3 can be changed. First, the shear rate in the channel 4 of the flow chamber 3 can be changed by controlling the flow rate of the liquid using the pump 2. Secondly, in order to create an increasing shear rate, the channel 4 of the flow chamber 3 has two or more sections with different cross-sectional area (Fig. 1), or has a shape with a continuously decreasing cross-sectional area (Fig. 2). For example, the cross-sectional area is calculated so that in the first part of channel 4, the rate of wall shear calculated according to formula 1 is 3000 s -1 , and in each subsequent part of channel 4 it increases by 2000 s -1 , at the same flow rate liquids. Thus, in channel 4 of one flow chamber 3 it is possible to study the hydrodynamic activation of the von Willebrand factor at different sequentially increasing shear rates.

Адгезия тромбоцитов происходит на адгезивной поверхности 6 стенки 5 из оптического материала с одной стороны канала 4 проточной камеры 3. В качестве оптического материала может быть использовано, например, минеральное стекло марки Ml. Адгезивная поверхность 6 должна обеспечивать адгезию тромбоцитов и не препятствовать взаимодействию луча света, проходящего через оптический материал, с тромбоцитами. Такая адгезивная поверхность может быть образована покрытием из адгезивного белка, такого как, например, фибриноген, или коллаген, или фибронектин, или иным покрытием или обработкой поверхности, способной обеспечивать адгезию тромбоцитов. Адгезия тромбоцитов на адгезивную поверхность 6 в условиях потока зависит от гидродинамической активации фактора фон Виллебранда. На том участке или участках канала 4, где развивается скорость пристеночного сдвига, при которой в исследуемой пробе происходит гидродинамическая активация фактора фон Виллебранда, будет происходить интенсивная адгезия тромбоцитов на адгезивную поверхность 6 стенки 5 из оптического материала. На том участке или участках канала 4, где скорость пристеночного сдвига не достигает величины, необходимой для гидродинамической активации фактора фон Виллебранда, будет происходить слабо выраженная адгезия тромбоцитов на адгезивную поверхность 6 стенки 5 из оптического материала.Platelet adhesion occurs on the adhesive surface 6 of the wall 5 made of optical material on one side of the channel 4 of the flow chamber 3. As the optical material, for example, mineral glass of the Ml brand can be used. The adhesive surface 6 should ensure the adhesion of platelets and not interfere with the interaction of the light beam passing through the optical material with platelets. Such an adhesive surface can be formed by a coating of an adhesive protein such as, for example, fibrinogen or collagen or fibronectin, or by another coating or surface treatment capable of promoting platelet adhesion. The adhesion of platelets to the adhesive surface 6 under flow conditions depends on the hydrodynamic activation of von Willebrand factor. In that section or sections of channel 4, where the rate of the wall shear develops, at which the von Willebrand factor is hydrodynamically activated in the test sample, there will be intense adhesion of platelets to the adhesive surface 6 of the wall 5 made of optical material. In that section or sections of channel 4, where the rate of parietal shear does not reach the value required for the hydrodynamic activation of the von Willebrand factor, weak adhesion of platelets to the adhesive surface 6 of the wall 5 made of optical material will occur.

Для измерения адгезии тромбоцитов регистрируется свет, отраженный и/или рассеянный от адгезировавших тромбоцитов. На каждом участке канала 4 луч света поступает отдельно из источника света 7, проходит через оптический материал стенки 5 и падает на оптическую поверхность - границу оптических сред, представленных оптическим материалом стенки 5 и прокачиваемой через канал 4 проточной камеры 3 жидкостью, под углом падения выше критического. Критической угол падения, при котором выполняется закон полного внутреннего отражения, вычисляется по формуле (2):To measure platelet adhesion, light reflected and / or scattered from the adhered platelets is recorded. In each section of the channel 4, the light beam enters separately from the light source 7, passes through the optical material of the wall 5 and falls on the optical surface - the boundary of the optical media represented by the optical material of the wall 5 and the liquid pumped through the channel 4 of the flow chamber 3, at an angle of incidence above the critical ... The critical angle of incidence at which the law of total internal reflection is fulfilled is calculated by the formula (2):

Figure 00000002
Figure 00000002

где θс - критический угол падения, n2 - коэффициент преломления светоотражающей среды, n1 - коэффициент преломления светопропускающей среды.where θс is the critical angle of incidence, n 2 is the refractive index of the light-reflecting medium, n 1 is the refractive index of the light-transmitting medium.

Критический угол падения будет зависеть от коэффициента преломления оптического материала (светопропускающая среда) и коэффициента преломления биологической жидкости - цельной крови/плазмы крови (светопреломляющая среда). Например, коэффициент преломления стекла марки M1 составляет 1,514, а плазмы крови 1,348. Согласно формуле 2, критический угол падения (θс) составит 62,92°.The critical angle of incidence will depend on the refractive index of the optical material (light transmitting medium) and the refractive index of the biological fluid - whole blood / blood plasma (light refractive medium). For example, the refractive index of M1 glass is 1.514 and blood plasma is 1.348. According to formula 2, the critical angle of incidence (θc) will be 62.92 °.

В случае, если угол падения луча света оказывается больше θс, проходящий через светопропускающую среду свет полностью отражается от границы оптических сред. Тем не менее, свет проникает через границу оптических сред приблизительно на

Figure 00000003
длины волны. Плотно адгезировавшие к оптической поверхности тромбоциты оказываются в пределах проникновения света и взаимодействуют с ним, в результате чего свет частично рассеивается от границы оптических сред, а частично отражается. Чем больше тромбоцитов адгезирует на оптическую поверхность, тем больше света из луча рассеивается, и тем меньше отражается. Отраженный и/или рассеянный свет от каждого участка канала 4 регистрируется фоточувствительными элементами 8, которые преобразуют интенсивность светового потока в силу электрического тока. Изменением в силе электрического тока, преобразованного из отраженного и/или рассеянного от адгезировавших тромбоцитов света, измеряется интенсивность адгезии тромбоцитов. Чем меньше сила тока от фоточувствительного элемента 8, регистрирующего отраженный от границы оптических сред свет, и/или чем больше сила тока от фоточувствительного элемента 8, регистрирующего рассеянный от границы оптических сред свет, тем интенсивнее адгезия тромбоцитов.If the angle of incidence of the light beam turns out to be greater than θс, the light passing through the light-transmitting medium is completely reflected from the boundary of the optical media. Nevertheless, light penetrates the interface of the optical media by approximately
Figure 00000003
wavelength. Platelets tightly adhered to the optical surface find themselves within the penetration of light and interact with it, as a result of which the light is partially scattered from the boundary of the optical media and partially reflected. The more platelets adhere to the optical surface, the more light from the beam is scattered and the less reflected. Reflected and / or scattered light from each section of the channel 4 is recorded by photosensitive elements 8, which convert the intensity of the luminous flux into an electric current. The rate of adhesion of the platelets is measured by the change in the strength of the electric current converted from the light reflected and / or scattered from the adherent platelets. The less the current from the photosensitive element 8, which records the light reflected from the border of the optical media, and / or the greater the current from the photosensitive element 8, which records the light scattered from the border of the optical media, the more intense the platelet adhesion.

Так как канал 4 проточной камеры 3 имеет два или более последовательно расположенных участка с разной площадью поперечного сечения, или имеет форму с постоянно уменьшающейся площадью поперечного сечения, для каждого отдельного участка предусмотрены отдельные фоточувствительные элементы 8, одновременно регистрирующие интенсивность отраженного и/или рассеянного света.Since the channel 4 of the flow chamber 3 has two or more successive sections with different cross-sectional areas, or has a shape with a constantly decreasing cross-sectional area, separate photosensitive elements 8 are provided for each individual section, simultaneously recording the intensity of the reflected and / or scattered light.

Величина гидродинамической активации фактора фон Виллебранда измеряется в регистрируемой силе тока (Ампер), преобразуемого фоточувствительными элементами из отраженного и/или рассеянного света. За норму принимается диапазон значений, полученных от группы здоровых добровольцев. Например, диапазоном нормальных значений для скорости пристеночного сдвига 1000 с-1 является 1,5-4 мА. Диапазоном нормальных значений для скорости пристеночного сдвига 5000 с-1 является 14-22,5 мА. Получение в результате исследования значения выше нормального диапазона указывают на усиление гидродинамической активации фактора фон Виллебранда при данной скорости пристеночного сдвига, ниже диапазона нормальных значений - на ослабление гидродинамической активации фактора фон Виллебранда или отсутствие фактора фон Виллебранда в пробе.The magnitude of the hydrodynamic activation of the von Willebrand factor is measured in the recorded current (Ampere) converted by photosensitive elements from reflected and / or scattered light. The range of values obtained from a group of healthy volunteers is taken as the norm. For example, the normal range for a 1000 s -1 wall shear rate is 1.5-4 mA. The normal range for a 5000 s -1 wall shear rate is 14-22.5 mA. Obtaining a value above the normal range as a result of the study indicates an increase in the hydrodynamic activation of the von Willebrand factor at a given rate of wall shear, below the range of normal values - a weakening of the hydrodynamic activation of the von Willebrand factor or the absence of the von Willebrand factor in the sample.

Осуществление предложенного способа с использованием предложенного устройства иллюстрируется приведенными ниже примерами.The implementation of the proposed method using the proposed device is illustrated by the following examples.

Пример 1. Обследовался здоровый доброволец без патологии фактора фон Виллебранда. В пробирку с 3,2% цитратом натрия отобрано 3,2 мл крови. В течение 1 часа кровь помещена в приемный резервуар - емкость 1. Проточная камера 3 подключена к системе трубок, оптическая поверхность сориентирована по направлению к лучу источника 7 света. Активирован насос 2. Скорость расхода жидкости (Q) установлена такой, чтобы согласно формуле (1) на одном из двух или более участков канала 4 с разной площадью поперечного сечения скорость пристеночного сдвига (γ) при прокачивании жидкости была 3000 с-1, а в другой - 6000 с-1 (ниже и выше критического значения 5000 с-1 для гидродинамической активации фактора фон Виллебранда в норме, соответственно).Example 1. A healthy volunteer without von Willebrand factor pathology was examined. 3.2 ml of blood was collected in a test tube with 3.2% sodium citrate. Within 1 hour, the blood is placed in a receiving reservoir - container 1. The flow chamber 3 is connected to the tube system, the optical surface is oriented towards the beam of the light source 7. Pump 2 is activated. The fluid flow rate (Q) is set such that, according to formula (1), on one of two or more sections of channel 4 with different cross-sectional area, the wall shear rate (γ) when pumping liquid is 3000 s -1 , and in the other is 6000 s -1 (below and above the critical value 5000 s -1 for the hydrodynamic activation of the von Willebrand factor is normal, respectively).

Получены результаты: на участке канала 4 со скоростью пристеночного сдвига 3000 с-1 фоточувствительными элементами 8 зарегистрирована сила электрического тока 2,5 мА. Это свидетельствует о том, что при данной скорости сдвига в пробе не происходит гидродинамической активации фактора фон Виллебранда. На участке канала 4 со скоростью пристеночного сдвига 6000 с-1 фоточувствительными элементами зарегистрирована сила электрического тока 16 мА. Это соответствует известным данным о том, что гидродинамическая активация фактора фон Виллебранда в норме происходит при скоростях пристеночного сдвига выше 5000 с-1.The results were obtained: in the section of channel 4 with a wall shear rate of 3000 s -1, photosensitive elements 8 recorded an electric current of 2.5 mA. This indicates that no hydrodynamic activation of the von Willebrand factor occurs in the sample at a given shear rate. In the section of channel 4 with a wall shear rate of 6000 s -1, the photosensitive elements recorded an electric current of 16 mA. This is consistent with the known data that the hydrodynamic activation of the von Willebrand factor normally occurs at wall shear rates above 5000 s -1 .

Пример 2. Обследовался пациент с тромботической тромбоцитопенической пурпурой. При этом заболевании образуются молекулы фактора фон Виллебранда, активные даже при низких скоростях пристеночного сдвига, что приводит к образованию тромбов в сосудах. В пробирку с 3,2% цитратом натрия отобрано 3,2 мл крови. В течениеExample 2. A patient with thrombotic thrombocytopenic purpura was examined. In this disease, von Willebrand factor molecules are formed, which are active even at low rates of parietal shear, which leads to the formation of blood clots in the vessels. 3.2 ml of blood was collected in a test tube with 3.2% sodium citrate. During

1 часа кровь помещена в приемный резервуар - емкость 1. Проточная камера 3 подключена к системе трубок, оптическая поверхность сориентирована по направлению к лучу источника 7 света. Активирован насос 2. Скорость расхода жидкости (Q) установлена такой, чтобы согласно формуле (1) на одном из двух или более участков канала 4 с разной площадью поперечного сечения скорость пристеночного сдвига (у) при прокачивании жидкости была 3000 с-1, а в другой - 6000 с-1.For 1 hour, the blood is placed in a receiving reservoir - container 1. The flow chamber 3 is connected to the tube system, the optical surface is oriented towards the beam of the light source 7. Pump 2 is activated. The fluid flow rate (Q) is set such that, according to formula (1), in one of two or more sections of channel 4 with different cross-sectional area, the wall shear rate (y) when pumping liquid is 3000 s -1 , and in the other is 6000 s -1 .

Получены результаты: в части канала 4 со скоростью пристеночного сдвига 3000 с-1 фоточувствительными элементами 8 зарегистрирована сила электрического тока 32 мА. На участке канала 4 со скоростью пристеночного сдвига 6000 с-1 фоточувствительными элементами 8 зарегистрирована сила электрического тока 46 мА. Это соответствует известным данным о том, что при тромботической тромбоцитопенической пурпуре гидродинамическая активация фактора фон Виллебранда происходит при скоростях пристеночного сдвига ниже 5000 с-1.The results were obtained: in the part of channel 4 with a wall shear rate of 3000 s -1, photosensitive elements 8 recorded an electric current of 32 mA. In the section of channel 4 with a wall shear rate of 6000 s -1, photosensitive elements 8 recorded an electric current of 46 mA. This is consistent with the known data that in thrombotic thrombocytopenic purpura, the hydrodynamic activation of von Willebrand factor occurs at wall shear rates below 5000 s -1 .

Пример 3. Обследовался пациент с синдромом Heyde. У пациентов с этим заболеванием присутствует выраженный стеноз (сужение) аортального клапана, где возникают очень высокие скорости сдвига. Это приводит к гидродинамической активации фактора фон Виллебранда и его расходу. В результате у таких пациентов фактор фон Виллебранда становится неактивен даже при высоких скоростях сдвига, так как уже был израсходован в месте стеноза аортального клапана. Клинически это проявляется склонностью пациента к кровотечениям, например, из желудочно-кишечного тракта. В пробирку с 3,2% цитратом натрия отобрано 3,2 мл крови. В течение 1 часа кровь помещена в приемный резервуар - емкость 1. Проточная камера 3 подключена к системе трубок, оптическая поверхность сориентирована по направлению к лучу источника 7 света. Активирован насос 2. Скорость расхода жидкости (Q) установлена такой, чтобы согласно формуле (1) на одном из двух или более участков канала 4 с разной площадью поперечного сечения скорость пристеночного сдвига (у) при прокачивании жидкости была 3000 с-1, а в другой - 6000 с-1.Example 3. A patient with Heyde's syndrome was examined. Patients with this disease have severe stenosis (narrowing) of the aortic valve, where very high shear rates occur. This leads to the hydrodynamic activation of the von Willebrand factor and its consumption. As a result, in such patients, the von Willebrand factor becomes inactive even at high shear rates, since it has already been consumed at the site of aortic valve stenosis. Clinically, this is manifested by the patient's tendency to bleed, for example, from the gastrointestinal tract. 3.2 ml of blood was collected in a test tube with 3.2% sodium citrate. Within 1 hour, the blood is placed in a receiving reservoir - container 1. The flow chamber 3 is connected to the tube system, the optical surface is oriented towards the beam of the light source 7. Pump 2 is activated. The fluid flow rate (Q) is set such that, according to formula (1), in one of two or more sections of channel 4 with different cross-sectional area, the wall shear rate (y) when pumping liquid is 3000 s -1 , and in the other is 6000 s -1 .

Получены результаты: на участке канала 4 со скоростью пристеночного сдвига 3000 с-1 фоточувствительными элементами 8 зарегистрирована сила электрического тока 2 мА. На участке канала 4 со скоростью пристеночного сдвига 6000 с-1 фоточувствительными элементами 4 зарегистрирована сила электрического тока 5 мА. Это свидетельствует о том, что в исследуемой пробе степень гидравлической активации фактора фон Виллебранда резко снижена.The results were obtained: in the section of channel 4 with a wall shear rate of 3000 s -1, photosensitive elements 8 recorded an electric current of 2 mA. In the section of channel 4 with a wall shear rate of 6000 s -1, photosensitive elements 4 recorded an electric current of 5 mA. This indicates that the degree of hydraulic activation of the von Willebrand factor is sharply reduced in the test sample.

При хирургическом лечении стеноза аортального клапана, когда восстанавливаются нормальные размеры просвета аортального клапана, устраняются высокие скорости сдвига в этом месте. В результате фактор фон Виллебранда перестает активироваться и расходоваться, его концентрация и функция в крови возвращаются к норме.In the surgical treatment of aortic valve stenosis, when the normal dimensions of the aortic valve lumen are restored, high shear rates in this place are eliminated. As a result, the von Willebrand factor ceases to be activated and consumed, its concentration and function in the blood return to normal.

Исследовалась кровь того же пациента с синдромом Heyde после хирургического лечения стеноза аортального клапана.The blood of the same patient with Heyde's syndrome after surgical treatment of aortic valve stenosis was examined.

Получены результаты: на участке канала 4 со скоростью пристеночного сдвига 3000 с-1 фоточувствительными элементами 8 зарегистрирована сила электрического тока 4 мА. На участке канала 4 со скоростью пристеночного сдвига 6000 с-1 фоточувствительными элементами зарегистрирована сила электрического тока 15 мА. Это свидетельствует о степени гидродинамической активации фактора фон Виллебранда в пределах нормы и о восстановлении нормальной функции фактора фон Виллебранда (фиг. 5).The results were obtained: in the section of channel 4 with a wall shear rate of 3000 s -1, photosensitive elements 8 recorded an electric current of 4 mA. In the section of channel 4 with a wall shear rate of 6000 s -1, an electric current of 15 mA was recorded by photosensitive elements. This indicates the degree of hydrodynamic activation of the von Willebrand factor within the normal range and the restoration of the normal function of the von Willebrand factor (Fig. 5).

Пример 4. Обследовался пациент с болезнью Виллебранда 3 типа. У пациентов с этим заболеванием в крови отсутствует фактор фон Виллебранда. В пробирку с 3,2% цитратом натрия отобрано 3,2 мл крови. В течение 1 часа кровь помещена в приемный резервуар - емкость 1. Проточная камера 3 подключена к системе трубок, оптическая поверхность сориентирована по направлению к лучу источника 7 света. Активирован насос 2. Скорость расхода жидкости (Q) установлена такой, чтобы согласно формуле (1) на одном из двух или более участков канала 4 с разной площадью поперечного сечения скорость пристеночного сдвига (γ) при прокачивании жидкости была 3000 с-1, а в другой -6000 с'1.Example 4. A patient with von Willebrand disease type 3 was examined. Patients with this disease do not have von Willebrand factor in their blood. 3.2 ml of blood was collected in a test tube with 3.2% sodium citrate. Within 1 hour, the blood is placed in a receiving reservoir - container 1. The flow chamber 3 is connected to the tube system, the optical surface is oriented towards the beam of the light source 7. Pump 2 is activated. The fluid flow rate (Q) is set such that, according to formula (1), on one of two or more sections of channel 4 with different cross-sectional area, the wall shear rate (γ) when pumping liquid is 3000 s -1 , and in another -6000 s' 1 .

Получены результаты: на участке канала 4 со скоростью пристеночного сдвига 3000 с-1 фоточувствительными элементами 8 зарегистрирована сила электрического тока 2 мА. На участке канала 4 со скоростью пристеночного сдвига 6000 с-1 фоточувствительными элементами 4 зарегистрирована сила электрического тока 2 мА. Нахождение зарегистрированных значений силы тока ниже нормальных значений и отсутствие изменений в регистрируемой силе тока на участках канала со скоростью пристеночного сдвига выше и ниже критической для гидродинамической активации фактора фон Виллебранда свидетельствует об отсутствии гидродинамической активации фактора фон Виллебранда.The results were obtained: in the section of channel 4 with a wall shear rate of 3000 s -1, photosensitive elements 8 recorded an electric current of 2 mA. In the section of channel 4 with a wall shear rate of 6000 s -1, photosensitive elements 4 recorded an electric current of 2 mA. Finding the recorded current values below normal values and the absence of changes in the recorded current strength in the channel sections with a wall shear rate above and below the critical value for the hydrodynamic activation of the von Willebrand factor indicates the absence of hydrodynamic activation of the von Willebrand factor.

Claims (18)

1. Способ определения степени гидродинамической активации фактора фон Виллебранда, заключающийся в том, что1. A method for determining the degree of hydrodynamic activation of the von Willebrand factor, which consists in the fact that пропускают поток исследуемой биологической жидкости, содержащей тромбоциты и фактор фон Виллебранда, через проточную камеру, имеющую канал с изменяющейся по длине площадью поперечного сечения с обеспечением разных скоростей пристеночного сдвига в пропускаемой жидкости, имеющих значения выше и ниже критического значения скорости пристеночного сдвига для степени гидродинамической активации фактора фон Виллебранда в норме,pass the flow of the investigated biological fluid containing platelets and von Willebrand factor through a flow chamber having a channel with a cross-sectional area varying along the length to provide different rates of parietal shear in the fluid that have values above and below the critical value of the rate of parietal shear for the degree of hydrodynamic activation von Willebrand factor is normal, при этом проточная камера имеет стенку, выполненную из оптического материала с адгезивной поверхностью, обеспечивающей адгезию тромбоцитов,while the flow chamber has a wall made of optical material with an adhesive surface that ensures platelet adhesion, направляют лучи света снаружи на оптическую поверхность - границу между оптическим материалом и потоком жидкости - на участках камеры с разными площадями поперечного сечения канала под углом падения, большим критического угла, при котором происходит полное внутреннее отражение,directing light rays from the outside to the optical surface - the boundary between the optical material and the fluid flow - in sections of the camera with different cross-sectional areas of the channel at an angle of incidence greater than the critical angle at which total internal reflection occurs, регистрируют потоки света, рассеянного и/или отраженного от оптической поверхности отдельно от каждого участка канала проточной камеры, сравнивают зарегистрированные значения для различных участков камеры с нормальными значениями для скорости пристеночного сдвига на соответствующем участке канала и по результатам сравнения делают вывод о степени гидродинамической активации фактора фон Виллебранда.the fluxes of light scattered and / or reflected from the optical surface are recorded separately from each section of the channel of the flow chamber, the recorded values for different sections of the chamber are compared with the normal values for the rate of wall shear in the corresponding section of the channel, and based on the results of the comparison, a conclusion is made about the degree of hydrodynamic activation of the background Willebrand. 2. Способ по п. 1, по которому в случае, когда зарегистрированное значение потока света на участке со скоростью пристеночного сдвига ниже критического значения превышает нормальные значения потока света, делают вывод о повышенной степени гидравлической активации фактора фон Виллебранда.2. The method according to claim 1, according to which, in the case when the recorded value of the light flux in the area with the wall shear rate below the critical value exceeds the normal values of the light flux, it is concluded that the degree of hydraulic activation of the von Willebrand factor is increased. 3. Способ по п. 1, по которому в случае, когда нормальные значения потока света превышают зарегистрированное значение потока света на участке со скоростью пристеночного сдвига выше критического значения, делают вывод о пониженной степени или об отсутствии гидравлической активации фактора фон Виллебранда.3. The method according to claim 1, according to which, in the case when the normal values of the light flux exceed the recorded value of the light flux in the area with a wall shear rate above the critical value, a conclusion is made about a reduced degree or about the absence of hydraulic activation of the von Willebrand factor. 4. Способ по п. 1, по которому используют проточную камеру, канал которой имеет два или более участка с разным поперечным сечением.4. The method according to claim 1, wherein a flow chamber is used, the channel of which has two or more sections with different cross sections. 5. Способ по п. 1, по которому используют проточную камеру, канал которой имеет непрерывно уменьшающееся поперечное сечение в направлении от входа к выходу.5. The method according to claim 1, wherein a flow chamber is used, the channel of which has a continuously decreasing cross-section in the direction from the inlet to the outlet. 6. Способ по п. 1, по которому в качестве адгезивной поверхности, обеспечивающей адгезию тромбоцитов, предпочтительно используют покрытие из адгезивного белка.6. A method according to claim 1, wherein an adhesive protein coating is preferably used as the adhesive surface to provide platelet adhesion. 7. Устройство для определения степени гидродинамической активации фактора фон Виллебранда, содержащее7. A device for determining the degree of hydrodynamic activation of the von Willebrand factor, containing средство подачи биологической жидкости,biological fluid supply means, проточную камеру, имеющую канал с изменяющейся по длине площадью поперечного сечения и стенку, выполненную из оптического материала с адгезивной поверхностью, обеспечивающей адгезию тромбоцитов,a flow chamber having a channel with a cross-sectional area varying along its length and a wall made of an optical material with an adhesive surface that ensures platelet adhesion, источник света, выполненный с возможностью направления лучей света снаружи на внутреннюю поверхность стенки из оптического материала с адгезивным покрытием на участках камеры с разными площадями поперечного сечения канала,a light source configured to direct light rays from the outside to the inner wall surface of an optical material with an adhesive coating in sections of the chamber with different channel cross-sectional areas, и фоточувствительные элементы для регистрации потоков света, рассеянных и/или отраженных от указанной поверхности стенки отдельно от каждого участка канала проточной камеры.and photosensitive elements for recording light fluxes scattered and / or reflected from said wall surface separately from each section of the flow chamber channel. 8. Устройство по п. 7, в котором проточная камера имеет канал с двумя или более участками с разным поперечным сечением.8. The device of claim. 7, wherein the flow chamber has a channel with two or more sections with different cross-sections. 9. Устройство по п. 7, в котором проточная камера имеет канал с непрерывно уменьшающимся поперечным сечением в направлении от входа к выходу.9. The apparatus of claim. 7, wherein the flow chamber has a channel with a continuously decreasing cross-section from the inlet to the outlet. 10. Устройство по п. 7, в котором адгезивная поверхность, обеспечивающая адгезию тромбоцитов, предпочтительно образована покрытием из адгезивного белка.10. The device of claim 7, wherein the platelet adhesion adhesive surface is preferably formed by a coating of adhesive protein.
RU2020100934A 2020-01-14 2020-01-14 Method of determining degree of hydrodynamic activation of von willebrand factor and device for its implementation RU2727753C1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020100934A RU2727753C1 (en) 2020-01-14 2020-01-14 Method of determining degree of hydrodynamic activation of von willebrand factor and device for its implementation
PCT/RU2020/000583 WO2021145787A1 (en) 2020-01-14 2020-11-02 Method and device for determining the degree of hydrodynamic activation of von willebrand factor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020100934A RU2727753C1 (en) 2020-01-14 2020-01-14 Method of determining degree of hydrodynamic activation of von willebrand factor and device for its implementation

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2727753C1 true RU2727753C1 (en) 2020-07-23

Family

ID=71741109

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020100934A RU2727753C1 (en) 2020-01-14 2020-01-14 Method of determining degree of hydrodynamic activation of von willebrand factor and device for its implementation

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2727753C1 (en)
WO (1) WO2021145787A1 (en)

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2347224C2 (en) * 2007-01-10 2009-02-20 Институт химической кинетики и горения СО РАН Method of blood analyses and blood analyser

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
L.D.C. CASA et al. Role of high shear rate in thrombosis / JOURNAL OF VASCULAR SURGERY, 2015, vol. 61, N 4, pages 1068-1080. *
M. LI et al. Microfluidic system for simultaneous optical measurement of platelet aggregation at multiple shear rates in whole blood / Lab Chip, 2012, 12, pages 1355-1362. *
M. LI et al. Microfluidic Thrombosis under Multiple Shear Rates and Antiplatelet Therapy Doses / PLOS ONE, 2014, vol. 9, is. 1, e82493, 12 pages. *
О.Е. УШАКОВА и др. Применение проточных систем в лабораторной диагностике для интегральной оценки системы гемостаза / Вопросы гематологии/онкологии и иммунопатологии в педиатрии, 2018, т. 17, N 1, стр. 117-129. *
О.Е. УШАКОВА и др. Применение проточных систем в лабораторной диагностике для интегральной оценки системы гемостаза / Вопросы гематологии/онкологии и иммунопатологии в педиатрии, 2018, т. 17, N 1, стр. 117-129. M. LI et al. Microfluidic Thrombosis under Multiple Shear Rates and Antiplatelet Therapy Doses / PLOS ONE, 2014, vol. 9, is. 1, e82493, 12 pages. L.D.C. CASA et al. Role of high shear rate in thrombosis / JOURNAL OF VASCULAR SURGERY, 2015, vol. 61, N 4, pages 1068-1080. M. LI et al. Microfluidic system for simultaneous optical measurement of platelet aggregation at multiple shear rates in whole blood / Lab Chip, 2012, 12, pages 1355-1362. *

Also Published As

Publication number Publication date
WO2021145787A1 (en) 2021-07-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20180185839A1 (en) Microfluidic Device For Real-Time Clinical Monitoring And Quantitative Assessment Of Whole Blood Coagulation
JP4602626B2 (en) Apparatus and method for detecting global hemostasis, especially coagulation function of primary hemostasis
Babu et al. Influence of hyperglycemia on aggregation, deformability and shape parameters of erythrocytes
Neeves et al. Microfluidic focal thrombosis model for measuring murine platelet deposition and stability: PAR4 signaling enhances shear‐resistance of platelet aggregates
US7358091B2 (en) Device and methods for identifying and treating aspirin non-responsive patients
JP5036547B2 (en) Thrombus monitoring device and thrombus monitoring method
Kang et al. In vitro and ex vivo measurement of the biophysical properties of blood using microfluidic platforms and animal models
JP2005538383A (en) Method and apparatus for monitoring platelet function
EP2010903B1 (en) Apparatus and method for the diagnosis, prognosis and pharmacological monitoring of the thrombotic-ischemic and hemorrhagic pathology of the cardiovascular apparatus
US20060269978A1 (en) Method and device for monitoring platelet function
EP1581107A2 (en) System and method for in vitro bleeding time testing
CN102759614B (en) Apparatus and method for determining platelet function in centrifugal analyser
RU2727753C1 (en) Method of determining degree of hydrodynamic activation of von willebrand factor and device for its implementation
Babu et al. Analysis of aggregation parameters of erythrocytes in diabetes mellitus
US20100099130A1 (en) Methods and devices for monitoring platelet function
JP4833727B2 (en) Thrombus monitoring method and thrombus monitoring apparatus using vascular endothelial cells
Mantskava et al. Parallel study of the rheological status, vascular changes and intracardiac hemodynamics in heart failure in coronary artery disease
US20050202566A1 (en) Device and method for determining parameters
RU2432577C2 (en) Thrombosis monitor and method of thrombosis monitoring
US20110086363A1 (en) Method and apparatus to conduct kinetic analysis of platelet function in whole blood samples
WO2019099342A1 (en) Methods and systems for consistent thrombus formation and measurement thereof
JP2004004002A (en) Thrombus forming ability measuring instrument
US20240050033A1 (en) Perfusion device for evaluating blood parameters
Zieger et al. Development of an in-vitro model for extracorporeal blood pumps to study the effects of artificial pulsatility on human blood
CN117120851A (en) Method for evaluating blood parameters